第1章 第1节 安培力（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（教科版）

　第一章　磁场对电流的作用 第1节　安培力 核心素养导学 物理观念 (1)通过实验认识安培力的方向。 (2)会计算安培力的大小。 科学思维 (1)会用左手定则判断安培力的方向。 (2)经历一般情况下安培力表达式的得出过程,体会矢量分析的方法。 科学探究 经历得出安培力、磁感应强度和电流三者方向关系的过程,体会归纳推理的方法。 科学态度与责任 通过实验探究的过程,激发学生研究物理的兴趣,端正实事求是的科学态度。 一、安培力及其方向 1.安培力:磁场对　　　　　　的作用力。  2.相互平行的通电导线间的作用力 (1)反向电流相互　　　。(2)同向电流相互　　　。  3.安培力方向的决定因素 (1)实验装置(如图)。 (2)实验结论:决定安培力方向的因素有两个: ①　　　　　　方向,  ②　　　　　　方向。  4.左手定则:伸出　　　,四指并拢,使大拇指和其余四指　　　,并且都跟手掌在同一个平面内,让磁感线垂直穿过　　　,四指指向　　　　　,则　　　　所指方向就是通电导线所受安培力的方向。  [微点拨] 　　(1)电流方向和磁场方向不一定垂直。 (2)安培力的方向一定和电流方向、磁场方向都垂直。 二、安培力的大小 1.当通电导线垂直于磁场B的方向放置:F=　　　　。  2.当通电导线平行于磁场B的方向放置:F=　　　。  3.如图所示,当通电导线与磁场方向不平行也不垂直时:F=ILB⊥= 　。 1.为什么接通电源之后,会观察到原来静 止的导体棒发生摆动?如何改变导体棒摆动的方向? 2.如图,将通电导线放入匀强磁场中,导线方向和磁场方向不垂直。判断下列说法的正误。 (1)安培力的方向和磁感线方向一定不垂直。 (　 ) (2)若匀强磁场中磁感应强度为B=1 T,导线中电流I=1 A,导线长度l=1 m,则导线所受安培力F=1 N。 (　 ) (3)若通电导线在某处不受安培力,则该处磁感应强度不一定为0。 (　 ) 新知学习(一)|安培力方向的判断 [任务驱动] 应用如图所示的装置探究安培力的方向,思考以下问题: 　　(1)左右交换磁极的位置以改变磁场方向,铝箔条受力的方向是否改变? 　　(2)改变铝箔条中电流的方向,铝箔条受力的方向是否改变? 　　(3)仔细分析实验结果,说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系? [重点释解] 1.安培定则与左手定则的选取原则 2.两平行通电直导线的相互作用规律 (1)同向电流互相吸引;(2)反向电流互相排斥。 [典例体验] 　　[典例]　如图所示,半圆形的绝缘环上有均匀分布的正电荷, AB是竖直直径,直导线与圆心O等高且水平固定,直导线中通有向右的恒定电流,将半圆形的绝缘环绕AB所在直线沿顺时针方向(从上向下看)匀速转动,则直导线受到的安培力方向 (　 ) 　　A.向上　　　　　　　 B.向下 　　C.垂直纸面向里 D.垂直纸面向外 听课记录: /方法技巧/ 判断安培力方向常见的两类问题 [针对训练] 1.一根容易形变的弹性导线,两端固定。导线中通有电流,方向如图中箭头所示。当没有磁场时,导线呈直线状态;当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时,描述导线状态的四个图中正确的是 (　 ) 2.截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线,长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线。若中心直导线通入电流I1,四根平行直导线均通入电流I2,I1≫I2,电流方向如图所示,下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是 (　 ) 新知学习(二)|安培力的分析与计算 [重点释解] 1.F=ILBsin θ适用于匀强磁场中的通电直导线,求弯曲导线在匀强磁场中所受安培力时,L为有效长度,即导线两端点所连直线的长度,相应的电流方向沿L由始端流向末端,如图所示。 2.同样情况下,通电导线与磁场方向垂直时,所受的安培力最大;通电导线与磁场方向平行时,不受安培力;通电导线与磁场方向斜交时,所受的安培力介于0和最大值之间。 3.在非匀强磁场中,只要通电直导线L所在位置的各点磁感应强度B矢量相等(包括大小和方向),则通电直导线所受安培力也能用公式F=ILBsin θ计算。 4.当电流同时受到几个安培力时,则电流所受的安培力为这几个安培力的矢量和。 [典例体验] [典例]　如图所示,匀强磁场区域足够大,磁感应强度大小为B,方向水平向右,将一段圆弧形导体ab置于磁场中,圆弧圆心为O,半径为r。现在导体ab中通以方向从ba的恒定电流I,并将磁场从图示位置沿顺时针方向在纸面内缓慢旋转,下列说法正确的是 (　 ) A.圆弧形导体受到的安培力方向始终垂直纸面向外 B.圆弧形导体受到的安培力大小不可能为0 C.圆弧形导体受到的安培力大小可能为BIr D.圆弧形导体受到的安培力最大值为πBIr 听课记录: /方法技巧/ 计算安培力大小时的注意点 　　(1)公式F=ILB仅适用于通电导线与匀强磁场垂直的情况。 (2)公式F=ILBsin θ中,θ是B和I方向的夹角,B是外加磁场的磁感应强度,不要与电流所产生磁场的磁感应强度相混淆。 (3)在应用公式求安培力时,充分利用“有效长度”的概念,会使计算简便。 [针对训练] 1.(2025·乐山期末检测)长度为l、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中,电流方向与磁场方向如图所示,已知磁感应强度为B,对于下列各图中,导线所受安培力的大小计算正确的是 (　 ) 2.半径为0.1 m的圆内有匀强磁场,磁感应强度B大小为0.4 T,现将一单匝正方形线框放入磁场,线框平面与磁场方向垂直,其中一顶点与圆形磁场区域的圆心O点重合,如图,当通过线框的电流I为1 A时,线框所受的安培力大小为 (　 ) A. N B. N C. N D. N 一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养 ◉物理观念——安培力的大小和方向 1.(选自粤教版教材课后练习)在某次讨论活动中,几名同学针对下面的物理情境提出了不同观点。他们的观点正确吗?请说明原因。 物理情境:一段通电直导线被放置于磁感应强度为B的匀强磁场中,导线长度L=0.2 m,导线中通过I=2.5 A 的电流。 (1)同学甲:如果磁场磁感应强度B=2 T,则导线所受安培力F的大小一定等于1 N。 (2)同学乙:这段导线所受安培力有可能为零,而导线所在的磁场磁感应强度并不为零。 (3)同学丙:因为是匀强磁场,所以在磁场中旋转这段导线时,导线所受安培力F只是方向改变,但大小不变。 ◉科学态度与责任——安培力在生活中的应用 2.(选自鲁科版教材课后练习)(多选)如图(a)所示,扬声器中有一线圈处于辐射状磁场中, 当音频电流信号通过线圈时,线圈带动纸盆振动,发出声音。俯视图(b)表示处于辐射状磁场中的线圈(线圈平面即纸面),磁场方向如图中箭头所示。下列选项正确的是 (　 ) A.当电流沿顺时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里 B.当电流沿顺时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外 C.当电流沿逆时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里 D.当电流沿逆时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外 二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值 1.电流天平是一种测量磁场力的装置,如图所示。两相距很近的多匝通电平行线圈Ⅰ和Ⅱ,线圈Ⅰ固定,线圈Ⅱ置于天平托盘上。当两线圈均无电流通过时,天平示数恰好为零。下列说法正确的是 (　 ) A.两线圈电流方向相同时,天平示数为正数 B.两线圈电流方向相反时,天平示数为负数 C.线圈Ⅱ的匝数越少,天平越灵敏 D.线圈Ⅱ的匝数越多,天平越灵敏 2.在匀强磁场中有粗细均匀的同种导线制成的“花瓣”形线框,磁场方向垂直于线框平面,a、c两点接一直流电源,电流方向如图所示。已知abc边受到的安培力大小为F,则整个线框所受安培力大小为 (　 ) A.F B.F C.F D.F 课下请完成课时跟踪检测(一) 1 / 8 学科网（北京）股份有限公司 学习讲义答案 第一章　磁场对电流的作用 第1节　安培力 落实必备知识 [预读教材] 一、 1.通电导线　2.(1)排斥　(2)吸引　3.(2)磁场　电流 4.左手　垂直　手心　电流方向　大拇指 二、 1.ILB　2.0　3.ILBsin θ [情境创设] 1.提示:通电导体棒在磁场中受到了安培力的作用;调换磁铁“N、S”极或调换电源“+、-”极。 2.(1)×　(2)×　(3)√ 强化关键能力 新知学习(一) [任务驱动] 提示:(1)铝箔条受力的方向改变。 (2)铝箔条受力的方向改变。 (3)安培力的方向总是垂直于磁场的方向和电流的方向,安培力的方向可用左手定则判定(如图所示)。 [典例]　选D　将半圆形的绝缘环绕AB所在直线沿顺时针方向(从上向下看)匀速转动,从上向下看形成的等效电流沿顺时针方向,则电流在直导线处的磁场竖直向上,根据左手定则可知,直导线受到的安培力垂直纸面向外,故选D。 [针对训练] 1.选D　A图中导线不受安培力,故它不会弯曲,A错误;B图中导线受到垂直纸面向里的安培力,它不会向右弯曲,B错误;C图中导线受到水平向右的安培力,导线不会向左弯曲,C错误;D图中导线受到水平向右的安培力,故向右弯曲,D正确。 2.选C　因I1≫I2,则可不考虑四个边上的直导线之间的相互作用;根据两通电直导线间的安培力作用满足“同向电流相互吸引,异向电流相互排斥”,则正方形左右两侧的直导线I2要受到I1吸引的安培力,形成凹形,正方形上下两边的直导线I2要受到I1排斥的安培力,形成凸形,故变形后的形状如选项C所示。 新知学习(二) [典例]　选C　根据左手定则可知,磁场水平向右时,导体所受安培力垂直纸面向外,当磁场与弦ba平行时,圆弧形导体所受安培力为0,当磁场水平向左时,安培力垂直纸面向里,故A、B错误;圆弧形导体的有效长度为L=r,当磁感应强度B与弦ba垂直时,圆弧形导体所受安培力最大,为Fmax=BIL=BIr,当磁感应强度B与弦ba平行时,圆弧形导体所受安培力为0,所以圆弧形导体所受安培力的大小范围为0≤F≤Fmax,C正确,D错误。 [针对训练] 1.选A　A图中,导线不和磁场垂直,故将导线投影到垂直磁场方向上,故F=IlBcos θ,A正确;B图中,导线和磁场方向垂直,故F=IlB,B错误;C图中导线和磁场方向垂直,故F=IlB,C错误;D图中导线和磁场方向垂直,故F=IlB,D错误。 2.选B　线框在磁场中的有效长度L=R= m,安培力大小为F=BIL= N,故选B。 浸润学科素养和核心价值 一、 1.提示:(1)不正确。因为只有在通电导线和磁场方向垂直时,F=ILB才能成立。 (2)正确。通电导线和磁场方向平行时,安培力为零。 (3)不正确。根据F=ILBsin θ,旋转导线时安培力大小不断变化。 2.选BC　将环形导线分割成无限个小段,每一小段看成直导线,根据左手定则可以判断,当电流为顺时针方向时,导线受到的安培力垂直纸面向外,当电流为逆时针方向时,导线受到的安培力垂直纸面向里,故B、C正确,A、D错误。 二、 1.选D　当天平示数为负时,说明两线圈相互吸引,两线圈电流方向相同,当天平示数为正时,说明两线圈相互排斥,两线圈电流方向相反,故A、B错误;由于线圈Ⅱ放在天平托盘上,线圈Ⅱ受到线圈Ⅰ的作用力为F=N2BIL,所以当线圈Ⅱ的匝数越多,相同情况下受的力越大,则天平越灵敏,故C错误,D正确。 2.选D　根据题图,由电阻定律R=ρ可知,另一边的阻值为ab边的5倍,结合并联电路分流规律可知,通过另一边的电流为ab边的。由F=BIL可知,另一边受到的安培力大小为F,方向与ab边受到的安培力方向相同,因此整个线框所受安培力大小为F合=F+F=F,故选D。 $